結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化精選(九篇)

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第1篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)優(yōu)化、探討、應(yīng)用

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，在滿足建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)下，平面布置應(yīng)當(dāng)盡量保持對稱和規(guī)則，盡可能的縮小剛度中心和質(zhì)量中心之間的差異，從而使建筑物在水平荷載下不至于發(fā)生太大扭轉(zhuǎn)。在豎向布置上，在滿足功能的前提下，應(yīng)盡可能的使豎向承重構(gòu)件上下保持貫通，可以不使用轉(zhuǎn)換層則盡量不使用，避免造成結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難。豎向剛度盡量不要突變，應(yīng)采取漸變的方式，避免應(yīng)水平荷載作用產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。

在工程項(xiàng)目和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮設(shè)計(jì)對象基本的使用功能和可靠性外，還要考慮把設(shè)計(jì)對象盡可能設(shè)計(jì)的更完善一些，這就是研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的主要目的。它用科學(xué)的計(jì)算選取更合適本項(xiàng)目滿意的結(jié)構(gòu)方案。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型與方案

房屋建筑工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、房屋屋蓋系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化與結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)優(yōu)化。針對以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，還包括了選型、布置、造價(jià)、受力等內(nèi)容進(jìn)行分析。在實(shí)際實(shí)施中，還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)，再結(jié)合具體工程實(shí)施情況，圍繞房屋建筑綜合經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是在各種影響變量中選取主要的參數(shù)建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)的計(jì)算方法得出最好的優(yōu)化方案。結(jié)構(gòu)優(yōu)化建立模型大概分為以下幾個(gè)步驟：設(shè)計(jì)變量中主要參數(shù)的合理選擇，通常的變量選擇主要選擇對于總體結(jié)構(gòu)影響較大的參數(shù)，將所有的參數(shù)按各自的影響屬性劃分分類，將影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，這樣可以減少函數(shù)模型中大量的計(jì)算。目標(biāo)函數(shù)一旦確定，使用函數(shù)找出符合條件的最優(yōu)解。最后是約束條件的確定，房屋建筑結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件包括了應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、裂縫寬度約束、尺寸約束。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，確定各種約束條件務(wù)必符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

（二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)計(jì)多個(gè)變量和多個(gè)約束條件，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常常將由約束條件轉(zhuǎn)換為無約束條件計(jì)算，常用的方法包含有符合型法和拉式乘子法。在完成計(jì)算方案設(shè)定時(shí)只需要編制相適應(yīng)的運(yùn)算程序即可得到最優(yōu)化的結(jié)果。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用所面臨的幾個(gè)問題

將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)踐中，是比較廣泛的一項(xiàng)措施，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可以不改變使用性能下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、舊房改造等各分部環(huán)節(jié)都能發(fā)揮巨大的效益。在時(shí)間應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)注意幾個(gè)問題。

（一）前期參與。前期方案的確定將直接影響到整體建筑的總投資，前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不參與是現(xiàn)在所面臨的一個(gè)問題，建筑設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)時(shí)對于建筑結(jié)構(gòu)的合理性和可行性大多沒有考慮，但建筑設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有些方案有可能造成建筑總投資增加和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度提升。假如我們在方案的初期，就選擇合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，那么我們就可以根據(jù)不同的建筑類型，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和合理的設(shè)計(jì)方案，打好一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

（二）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。概念設(shè)計(jì)運(yùn)用于沒有具體化數(shù)值情況下，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，從而達(dá)到最好的效果。在細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，注意各細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)，比如現(xiàn)澆板中異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可把異形板劃分成矩形運(yùn)用。

（三）地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先應(yīng)選擇合理的方案，如果是樁基礎(chǔ)，則要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件選擇合適的樁基類型，樁端持力層對灌注樁樁長選擇有很大影響，應(yīng)多比較選擇合適方案。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的作用

（一）降低建筑總造價(jià)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，建筑層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用土地面積將越小，這樣節(jié)約了土地占用面積，但隨著建筑層數(shù)的提高，總建筑高端提升，樓與樓之間間距也在提升，傳給基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載也會(huì)增加，我們則要增大基礎(chǔ)，又會(huì)擴(kuò)大土地占用面積。雖然這樣單位面積會(huì)有所降低，但是還是沒有屋蓋效果那么明顯。

（二）提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性。隨著建筑層數(shù)提高，墻體面積和柱體積也會(huì)增加，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自重增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力相應(yīng)增加，水、電氣管線相應(yīng)加長，如果層數(shù)降低，可節(jié)約材料、利于抗震等，當(dāng)建筑高度減少，兩建筑間的日照距離也相應(yīng)減少，間接節(jié)約了用地。如果建筑面積相同，選擇的不同的平面形狀，建筑外側(cè)外墻的周長也會(huì)不同，合理的平面模型使外墻周長減少，外墻砌體、基礎(chǔ)設(shè)施。內(nèi)外表面裝修都會(huì)減少，與此同時(shí)還提高了受力性能，增強(qiáng)建筑經(jīng)濟(jì)性。優(yōu)化方法的運(yùn)用，協(xié)調(diào)了建筑各部分單元，使建筑在更加美觀的同時(shí)增強(qiáng)了建筑的可實(shí)用性，還減少了總體建筑的工程造價(jià)，這符合了現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的效益需求。

當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對于居住條件和生活環(huán)境要求越來越高，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)對建筑房屋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)和美觀相互協(xié)調(diào)，同時(shí)安全、經(jīng)濟(jì)、適用和便利是改善人們居住環(huán)境的重要手段。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理念注重以實(shí)際情況為準(zhǔn)則，根據(jù)工程建設(shè)的基本情況，以控制造價(jià)成本為中心來進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其內(nèi)容就是利用對建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案和圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)意義重大，一方面是大大提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可節(jié)省材料，有利用抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)大大降低了建筑工程的成本造價(jià)。節(jié)約用地，大量資料表明，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價(jià)25%左右，同時(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘?，能夠讓建筑工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)不同單元之間更加充分互協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用中，可以達(dá)到物美價(jià)廉的效果，不僅實(shí)現(xiàn)了房屋的美觀和實(shí)用性，而且突出的節(jié)約了工程造價(jià)。在每個(gè)投資者眼中，在保證建筑結(jié)構(gòu)可靠性和科學(xué)性的前提下，同時(shí)在建筑長遠(yuǎn)效益下，最大程度的節(jié)約工程成本，是首先考慮的因素，這樣才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，用最低的投資成本獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。

五、結(jié)論

房屋建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)在工程中是考慮因素較大的一個(gè)方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。所以建筑部門和建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)遵守經(jīng)濟(jì)性、適用性和合理性的設(shè)計(jì)原則，再運(yùn)用現(xiàn)代高科技手段，選擇運(yùn)用合適的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，用以實(shí)現(xiàn)降低建筑總工程造價(jià)并獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]饒遠(yuǎn)文.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2010，（09）：160.

[2]鄒俊.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用[J].科技傳播，2010，（19）：139+132.

第2篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 設(shè)計(jì)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理論體現(xiàn)

當(dāng)我們進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工程項(xiàng)目的相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅要對設(shè)計(jì)對象的安全性可靠性以及其基本使用功能進(jìn)行必要的考慮外，設(shè)計(jì)還要盡可能的突出建筑的美感，這些便是結(jié)構(gòu)以及工程項(xiàng)目的最優(yōu)化的相關(guān)問題。也就是說利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)上的方法，對所有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的分析比較，得出最滿意的設(shè)計(jì)方案，以滿足預(yù)期的目標(biāo)。

從理論上對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行相關(guān)的分析可知，房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在實(shí)際應(yīng)用中具體的表現(xiàn)。房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是對圍護(hù)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)細(xì)部等進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化設(shè)

計(jì)。在設(shè)計(jì)的時(shí)候還必須考慮到相應(yīng)的布置、選型、造價(jià)以及受力等方面的問題，然后根據(jù)工程的實(shí)際情況以及結(jié)合房屋建筑相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

為了適應(yīng)時(shí)展的要求，建筑的結(jié)構(gòu)形式必須不斷的進(jìn)行必要的創(chuàng)新。對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師來說，要確保建筑結(jié)構(gòu)具有一定的安全保證，在此基本上考慮設(shè)計(jì)出新的結(jié)構(gòu)形式。

對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我們要求盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異以及建筑的平面結(jié)構(gòu)盡量對稱與規(guī)則，不過這些必須滿足設(shè)計(jì)師的基本設(shè)計(jì)意圖。還要要求在水平荷載作用下建筑物不會(huì)產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。必須在滿足建筑相應(yīng)的功能條件下，在豎直方向布置盡量讓豎直方向的相應(yīng)的承重構(gòu)件上下貫通。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了減少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析上的難度以及經(jīng)濟(jì)性，我們應(yīng)該盡量避免使用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。對豎直方向的剛度也有著相應(yīng)的要求，要求剛度的變化必須是漸變的而不是突變的，否則在剛度突變的地方會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中，這不利于建筑結(jié)構(gòu)抵抗水平方向的動(dòng)力載荷作用。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的優(yōu)化，在對于房屋結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義重大，不僅能夠滿足了建筑的實(shí)用與美觀，而且還可以有效地對工程造價(jià)進(jìn)行控制。對于建筑商來說，其當(dāng)然希望用最少的投資，而獲得最大的收益，然而又必須對建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、可靠性以及安全性做出保證，這必然要求對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化和傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行比較我們可以發(fā)現(xiàn)：運(yùn)用設(shè)計(jì)優(yōu)化的技術(shù)能夠降低建筑的工程造價(jià)（6 ～ 35％）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)能夠使得建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的每個(gè)單元都得到最佳的協(xié)調(diào)，并可以對材料的性能進(jìn)行最合理的利用。這樣不僅能夠保證相關(guān)規(guī)定的安全系數(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟

3.1建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型

在我們對房屋結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行必要的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)候，可以分成三步進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。下面將對每一步驟進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

3.1.1要對設(shè)計(jì)變量進(jìn)行合理的選擇

通常在對設(shè)計(jì)變量進(jìn)行選擇時(shí)，我們把對建筑結(jié)構(gòu)影響的主要參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量。如目標(biāo)控制的相關(guān)參數(shù)（損失的期望C2和結(jié)構(gòu)的造價(jià)C1）和約束控制相關(guān)參數(shù)（結(jié)構(gòu)的可靠度PS）等；然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求就能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求的一些參數(shù)，我們可以用預(yù)定參數(shù)來表示，這樣能夠使得我們的設(shè)計(jì)量、計(jì)算量以及編制程序的工作量均大大減小。

3.1.2對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行確定

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關(guān)的預(yù)定條件的截面相應(yīng)的幾何尺寸、鋼筋的截面積以及相應(yīng)的失效的概率的函數(shù)，使得工程造價(jià)最少。

3.1.3對約束條件進(jìn)行確定

對于房屋的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化來說，必須確保結(jié)構(gòu)的可靠度，來對優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的約束條件進(jìn)行相應(yīng)的確定，設(shè)計(jì)優(yōu)化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們必須對目標(biāo)約束條件與實(shí)際的約束條件進(jìn)行相應(yīng)的比較與分析，再確保每個(gè)約束條件都必須滿足相關(guān)要求，以實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)。

3.2對優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算方案進(jìn)行設(shè)定

根據(jù)可靠度進(jìn)行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有多約束且非線性的優(yōu)化問題以及復(fù)雜的多變量，在進(jìn)行相應(yīng)的分析計(jì)算中，一般把有約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成無約束優(yōu)化問題的求解。常用的優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算方法有拉氏乘子法、復(fù)合形法、Powell法等。

3.3進(jìn)行程序的相關(guān)設(shè)計(jì)

根據(jù)可靠度進(jìn)行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本模型以及所使用的優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，可以編寫一個(gè)具有運(yùn)算速度快以及功能齊全的綜合應(yīng)用程序。

3.4結(jié)果分析

我們必須對相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行必要的分析比較，然后選擇出最佳的設(shè)計(jì)方案。在這個(gè)過程中，我們考慮問題必須全面，并且要對問題進(jìn)行多角度的考慮。這一步驟在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中尤其重要，合理的選擇設(shè)計(jì)方案，不僅能夠確保結(jié)構(gòu)的美觀、安全性、合理性以及實(shí)用性，還能夠?qū)κ┕ぶ械馁Y金的投入有著重大的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中只強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約，而忽略技術(shù)上的相關(guān)要求，是不正確的；同樣只考慮技術(shù)上的要求，而不考慮經(jīng)濟(jì)的要求，也是不合理的。我們必須對兩者進(jìn)行合理的配置，才能達(dá)到相關(guān)要求。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

對于項(xiàng)目的前期設(shè)計(jì)、整體設(shè)計(jì)、舊房改造以及抗震設(shè)計(jì)方面均能夠采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。下面對實(shí)踐應(yīng)用中的問題進(jìn)行必要的說明：

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)注意前期參與

前期方案直接會(huì)影響到工程的造價(jià)，然而很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)忽略了這一點(diǎn)，所以我們應(yīng)該注意。前期參與能夠讓我選擇合理的結(jié)構(gòu)形式以及合理的設(shè)計(jì)方案。

4.2概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

在沒有具體數(shù)值量化的情況下，我們可以使用概念設(shè)計(jì)。例如，對地震的烈度進(jìn)行設(shè)防時(shí)，由于它存在這不確定的因素，所以我們無法找到與實(shí)際相符合的計(jì)算式，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候我們可以使用概念設(shè)計(jì)的方法，把相應(yīng)的數(shù)值作為參考與輔助相關(guān)的依據(jù)。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須合理并靈活的使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，從而達(dá)到最佳的效果。

在設(shè)計(jì)過程中必須對細(xì)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，例如，在現(xiàn)澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結(jié)構(gòu)的基本要求條件下，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

4.3下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

在地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，我們必須選取合適的方案，如可以根據(jù)工地的地質(zhì)條件選擇相應(yīng)的樁基類型，并盡量減少相應(yīng)的工程造價(jià)。并根據(jù)樁端的持力層的厚度合理的選擇灌注樁的樁長度，通過對多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的分析比較，然后選取最佳的設(shè)計(jì)方案。

第3篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

【關(guān)鍵詞】房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 優(yōu)化

近年來，由于土地價(jià)格市場的變化，不斷上漲的土地價(jià)格給開發(fā)商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時(shí)，人們對于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高，相應(yīng)建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求也就不斷提高，這就讓開發(fā)商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價(jià)就成為開發(fā)商追求的直接目標(biāo)，這就需要我們利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方法，提高有限空間 有限資源的最大化效果發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化 實(shí)用性和適用性的良好目標(biāo)。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用及實(shí)踐價(jià)值

一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用：通常情況下，主要是在房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法和技術(shù)。具體來講，房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案、屋蓋系統(tǒng)方案以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)等等。這些方面又包括很多細(xì)小方面的內(nèi)容，如選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等。要嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和使用要求，結(jié)合工程具體情況，來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，促使綜合經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提升。

二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)踐價(jià)值：要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)效益，來對建筑結(jié)構(gòu)的近期投資進(jìn)行減少，并且促使建筑結(jié)構(gòu)的可靠性和合理性得到顯著提升。通過實(shí)踐研究表明，相較于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，將設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用過來，可以在較大程度上降低建筑工程造價(jià)。通過優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用，可以將材料性能給最合理的利用起來，有效協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)單元，并且安全度也符合建筑規(guī)范的規(guī)定。

二、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與用地的關(guān)系：具體來講，在多層或者高層住宅建筑中，各層建筑面積的總和就是總建筑面積，有著越多的層數(shù)，那么單位建筑面積所分?jǐn)偟姆课菥陀兄缴俚恼嫉孛娣e。但是在增加建筑層數(shù)的過程中，也會(huì)增加房屋的總高度，那么就需要增大房屋之間的間距。因此，隨著建筑層數(shù)的增加，并不會(huì)按照同一比例來增加用地的節(jié)約量。

二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)的關(guān)系：單位建筑面積造價(jià)會(huì)直接受到建筑層數(shù)的影響，但是對于各個(gè)分部結(jié)構(gòu)，有著不同的影響程度。對于屋蓋部分，如果有多少層，只需要對一個(gè)屋蓋共用即可，在增加層數(shù)的過程中，不會(huì)增加屋蓋的投資。因此，隨著層數(shù)的增加，會(huì)明顯降低屋蓋部分的單位面積造價(jià)?；A(chǔ)部分，基礎(chǔ)被各層所共用，在增加層數(shù)的過程中，也會(huì)增大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載，那么就需要對基礎(chǔ)的承載力進(jìn)行加大，雖然在增加層數(shù)的過程中，會(huì)降低基礎(chǔ)部分的單位面積造價(jià)，但是并不是十分顯著。對于承重結(jié)構(gòu)，在增加層數(shù)的過程中，需要對其承載能力和抗震能力進(jìn)行強(qiáng)化，那么就會(huì)在一定程度上提升分部結(jié)構(gòu)的單位建筑造價(jià)。

三是高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系：通過調(diào)查研究我們可以發(fā)現(xiàn)，住宅的造價(jià)會(huì)直接受到住宅層高的影響，在增加層高的過程中，會(huì)增加墻體面積和柱面積，結(jié)構(gòu)自重遭到增加，基礎(chǔ)和柱的承載力也會(huì)得到增加，并且會(huì)加長水衛(wèi)和電氣的管線。對層高進(jìn)行降低，那么材料和能源就可以得到有效節(jié)約，建筑抗震性能得到提升，造價(jià)成本得到節(jié)約。同時(shí)，層高的降低，還可以促使住宅建筑的總高度得到降低，建筑之間的日照距離得到縮小，因此，層高的降低，也可以促使土地資源得到有效節(jié)約。即使建筑面積相同，如果住宅建筑有著不同的平面形狀，那么住宅也會(huì)有不同的外墻周長系數(shù)。如果采用的是接近方形或者圓形的平面形狀，那么就會(huì)降低外墻周長系數(shù)，這樣就可以在較大程度上減少外墻、砌體、基礎(chǔ)以及內(nèi)外表面的裝修，并且有著較好的受力性能，自然會(huì)在較大程度上降低成本造價(jià)。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中，是目前一個(gè)比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過程中，要注意下面的幾個(gè)問題。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)注意前期參與。因?yàn)榍捌诜桨傅拇_定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就能參與進(jìn)來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開端。

2.下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價(jià)。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

四、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的意義

1.優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)功能性。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠根據(jù)工程的需求對結(jié)構(gòu)造型、受力性能、結(jié)構(gòu)材料等進(jìn)行優(yōu)化配置。比如選擇圓形、方形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行方面平面設(shè)計(jì)能夠增加結(jié)構(gòu)的受力性能。因此，工程透，達(dá)到更好的效果；其次是拓展學(xué)生的思維，讓學(xué)生可以根據(jù)具體的情況，用不同的思維和方式進(jìn)行探討，深入的分析問題，找出關(guān)鍵所在，打破慣性思維，練習(xí)用發(fā)散思維和多種方法解決問題，讓兩門課程可以更好地發(fā)揮實(shí)效性。

結(jié)束語

通過上文的敘述分析我們可以得知，隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在時(shí)代飛速發(fā)展的今天，企業(yè)在發(fā)展過程中面臨著日趨激烈的市場競爭，要想在激烈的市場競爭中獲得發(fā)展和壯大，除了要保證建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和安全之外，還需要將經(jīng)濟(jì)性原則給貫徹過來，最大限度的擴(kuò)大建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

第4篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

關(guān)鍵詞：房屋結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化技術(shù)；實(shí)踐應(yīng)用

一?房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容及其意義

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對居住條件及生活環(huán)境要求越來越高，而對建筑房屋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)與美觀相互協(xié)調(diào)、同時(shí)適用、安全、經(jīng)濟(jì)以及便利是改善人們居環(huán)境方面重要手段。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理念注重以實(shí)際為準(zhǔn)則，根據(jù)工程建設(shè)的基本狀況，以計(jì)劃成本為控制為中心來進(jìn)行的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其內(nèi)容就是利用對建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案以及圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關(guān)鍵參數(shù)的科學(xué)的計(jì)算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果方案。房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)意義重大，一是大大提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可節(jié)省材料，有利用抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)大大降低了建筑工程的總成本造價(jià)。節(jié)約用地，大量資料表明，，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價(jià)25%左右，同時(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘軌蜃尳ㄖこ探Y(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)不同單元之間更加充分互協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

二?房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用是當(dāng)前建筑業(yè)非常關(guān)注的一個(gè)課題，目的在通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)逐步改善房屋建筑的使用性能的基礎(chǔ)上，提高經(jīng)濟(jì)性，大力降低工程成本造價(jià)。在某個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目中，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)主要應(yīng)用于項(xiàng)目規(guī)程的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)以及抗震設(shè)計(jì)等各個(gè)分部階段環(huán)節(jié)，應(yīng)用廣泛，其發(fā)揮的效能也十分明顯。

（1）房屋建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是追求適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀以及便利施工，因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不但要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也同時(shí)也要要對房屋建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文有較為詳細(xì)的了解，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，能夠把自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案科學(xué)的融入到整個(gè)項(xiàng)目工程中。對于一些大面廣的工程中，某些條文規(guī)定不可避免的的偏于保守，同時(shí)，也有些條文對一些特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計(jì)工程條文安全性不足。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分利用扎實(shí)專業(yè)知識(shí)與豐富的經(jīng)驗(yàn)，對上述問題做出科學(xué)與正確的判斷，從而能夠把握設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)成果逐步優(yōu)化，不斷創(chuàng)新。

（2）房屋結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)參前期工程規(guī)劃

房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)參前期工程規(guī)劃是實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容。因?yàn)椋谠趯?shí)際施工中，房屋建筑結(jié)構(gòu)工程建筑師難以把握對結(jié)構(gòu)體系的受力的正確分析，相關(guān)房屋建筑結(jié)構(gòu)工程師要積極主動(dòng)地參與前期方案設(shè)計(jì)，幫助建筑師構(gòu)思與逐步創(chuàng)新，使整個(gè)建筑的優(yōu)化功能能夠全部體現(xiàn)出來。

（3）涉及到房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)專業(yè)應(yīng)該相互協(xié)調(diào)與合作

房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜性的系統(tǒng)工程，涉及到的專業(yè)也很廣，各個(gè)專業(yè)必須相互協(xié)調(diào)與配合。依據(jù)建筑學(xué)發(fā)展角度出發(fā)，現(xiàn)代建筑是綜合性產(chǎn)品，包括建筑、結(jié)構(gòu)以及設(shè)備等要素。因此，房屋建筑工程在工程實(shí)施中，應(yīng)該大力加強(qiáng)分工與合作，將各個(gè)構(gòu)成要素進(jìn)行充分有機(jī)結(jié)合，為打造出完美的作品夯實(shí)基礎(chǔ)。在房屋建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，最重要的環(huán)節(jié)是建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只有將這兩個(gè)環(huán)節(jié)充分結(jié)合，房屋建筑工程的實(shí)用美觀大方效果才能充分體現(xiàn)，同時(shí)，房屋的建造結(jié)構(gòu)受力更趨向合理性，大大降低了成本，簡化了施工。但在建筑設(shè)計(jì)中，一些許建筑設(shè)計(jì)人員不遵循建筑的基本力學(xué)規(guī)律，過于注重設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作的新奇性，導(dǎo)致這房屋建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一些后遺癥，因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化必須通過強(qiáng)化各個(gè)專業(yè)的合作與協(xié)調(diào)，才能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)合理，成本降低。

（4）房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要將概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)即是利用設(shè)計(jì)概念并以其為主線貫穿全部設(shè)計(jì)過程的設(shè)計(jì)方法，是通過設(shè)計(jì)概念將設(shè)計(jì)者繁復(fù)的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。但是概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的狀況時(shí)，計(jì)算式不可避免與實(shí)際出現(xiàn)較大的差異，譬如在地震設(shè)防烈度就沒與不確定性，計(jì)算式與實(shí)際差別較大，因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，通過采用概念設(shè)計(jì)的方法，將數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中還需靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中貫穿一種抗震設(shè)防的思想且以概念設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中，注重優(yōu)化細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，譬如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。在選擇鋼筋型號(hào)時(shí)，充分考慮其極限抗拉力等。

（5）房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要充分考慮下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分之一，地基基礎(chǔ)雖然埋置在地下，屬于隱蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度與安全性等受地基基礎(chǔ)影響很大。因此，房屋建筑結(jié)構(gòu)中的地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化必須選擇合適的方案，譬如屬于樁基礎(chǔ)，就要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，綜合其他現(xiàn)場場地的條件因素進(jìn)行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計(jì)，選擇樁基類型，最大程度的節(jié)省造價(jià)。

三?結(jié)語

總之，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不但需要相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師正確地使用結(jié)構(gòu)分析軟件、選擇最佳結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)，要大力挖掘基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)在潛力，充分運(yùn)用科學(xué)的方法與手段，大力降低工程建設(shè)造價(jià)，讓房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程，從而體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的價(jià)值，讓房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能不但更加適人們居住與生活，同時(shí)，大力提高其安全度與抗震性能。

參考文獻(xiàn)：

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[2]馬臣杰，張良平，范重.優(yōu)化技術(shù)在深圳京基金融中心中的應(yīng)用[J].?建筑結(jié)構(gòu)，2009(4).

第5篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)優(yōu)化；基本理論；手段和意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民的生活水平顯著提高，越來越多的人對物質(zhì)生存的環(huán)境提出了更高的要求，其中建筑是人類物質(zhì)生存環(huán)境的重要載體。近年來興起的節(jié)能環(huán)保型社會(huì)的建設(shè)理念越來越得到人們的共識(shí)。本文分析了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本理論，并提出了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)采取的手段。

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理論是指在從事結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師時(shí)，除了考慮設(shè)計(jì)對象的基本使用功能及安全可靠性，還應(yīng)該把它的設(shè)計(jì)對象設(shè)計(jì)得盡可能的完美。這就是我們所說的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化問題。用科學(xué)的語言表述出來就是，利用確定的數(shù)學(xué)方法，在所有可能的設(shè)計(jì)方案的集合中，找到能夠滿足預(yù)定目標(biāo)的最滿意的答案。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)體現(xiàn)在建設(shè)工程的各個(gè)階段，包括決策階段、設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段。在決策階段，我們要確定建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)所要達(dá)到的整體目標(biāo)，滿足其本體功能，最大程度的保障安全性，降低投資成本；在設(shè)計(jì)階段，我們要確定每個(gè)字系統(tǒng)的優(yōu)化方案；在建設(shè)階段，應(yīng)以結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化為基本原則，組建好沒一個(gè)子系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布局。在決策階段的優(yōu)化選擇是關(guān)鍵，設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化設(shè)計(jì)是核心，建設(shè)階段的結(jié)構(gòu)優(yōu)化建設(shè)是基礎(chǔ)，只有三個(gè)階段緊密配合，才能實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

1、 功能性

建筑作為人類基礎(chǔ)的物質(zhì)生存環(huán)境，其結(jié)構(gòu)優(yōu)化的終極目標(biāo)就是滿足人類對物質(zhì)生存環(huán)境的最大化地需求。與傳統(tǒng)的實(shí)用相比，增加了舒適性、協(xié)調(diào)性和美觀性等多種要求，從而滿足人類對基礎(chǔ)物質(zhì)生存環(huán)境的更高要求。

2、 安全性

我們在追求建筑結(jié)構(gòu)的功能性的同時(shí)，不能忽略建筑結(jié)構(gòu)的安全性要求，任何東西如果沒有了安全保障都會(huì)失去價(jià)值，與生命相比，任何東西都要讓位。如果建筑商一味地追求建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)而忽略了決策階段、設(shè)計(jì)階段和建設(shè)階段的任何一個(gè)環(huán)節(jié)的安全方面的一個(gè)小小的問題，都會(huì)給人類的正常的生產(chǎn)和生活帶來致命的危害。因此，安全性是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的必然要考慮的因素。

3、 經(jīng)濟(jì)型

市場經(jīng)濟(jì)條件下要求對資源進(jìn)行合理的配置，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性適應(yīng)了這一要求。經(jīng)濟(jì)性是指經(jīng)過建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)后，能夠最大化的節(jié)約資源，達(dá)到減省建設(shè)成本的作用。此外，資源是有限的，很長時(shí)期才能再生，存在一定程度的稀缺性，所以建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)能科學(xué)合理的減少材料的使用，從而節(jié)省建設(shè)成本。

4、 環(huán)保性

建筑選材必須選用各種環(huán)保材料，人們生活水平的提高對生活質(zhì)量提出了更高的要求，不僅僅是住的上房子，還要住好的房子。不再把錢看得像以前那樣重要，與之相反的是更加強(qiáng)調(diào)健康的重要性。筑結(jié)構(gòu)整體布局當(dāng)中，不僅要求建筑結(jié)夠主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一與環(huán)保，還強(qiáng)調(diào)，建筑過程中的廢料的處理方面的環(huán)保。同時(shí)，建筑在未來的使用過程中也必須是環(huán)保的。

三、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的手段

1、 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的材料選用

物理學(xué)和建筑學(xué)的基本原理要求我們，建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)點(diǎn)、線、面都應(yīng)體現(xiàn)出力學(xué)承載力的特征，其中力學(xué)承載力的載體本身就是材料。為此，我們在選材是必須要慎重。通過各種材料的配置，加強(qiáng)構(gòu)件的強(qiáng)度、任性和延展性，鋼筋混凝土材料的打造適應(yīng)了這一趨勢，工程實(shí)踐表明，鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把梁柱作為主要得力的承受載體，鋼筋混凝土梁柱能局部提高梁柱的壓力。因此，在工程的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，采用高標(biāo)號(hào)的鋼筋混凝土能夠減少梁柱等構(gòu)件的橫截面，減輕結(jié)構(gòu)本體的重量，同時(shí)也能擴(kuò)大其使用空間；梁板以受彎為特性，采用高標(biāo)號(hào)的鋼筋混凝土能夠減少鋼筋的使用數(shù)量。結(jié)構(gòu)的構(gòu)建者應(yīng)該科學(xué)合理的配比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和混凝土的投放比例，以使其達(dá)到最優(yōu)性能。近年來，自然災(zāi)害不斷增多，強(qiáng)度也成提高的趨勢，對建筑材料的抗震性、抗水性、抗土性等提出了新的要求，為此，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)在決策階段、設(shè)計(jì)階段和假設(shè)階段全面考慮材料的品種、質(zhì)量、價(jià)格和對周圍環(huán)境的適應(yīng)程度，在最小化犧牲經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，最大化的保證建筑結(jié)構(gòu)的功能性、安全性以及環(huán)保性。

2、 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的構(gòu)建布置

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的構(gòu)建布置是指梁、柱子和剪力墻的布置與設(shè)計(jì)。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)置大都采用框架―力墻的結(jié)構(gòu)體系，這種體系主要有鋼筋混凝土框架和鋼筋混凝土剪力墻兩部分組成，框架的梁柱為剛接，框架與剪力墻可為剛接，也可以為鉸接。框架―力墻的結(jié)構(gòu)體系具有較高的承載力，較好的延展性和整體性的優(yōu)點(diǎn)，并且具備了很強(qiáng)的吸收地震力的能力，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，剪力墻的剛度的確定出了滿足強(qiáng)度條件外，還必須是結(jié)構(gòu)具有一定的側(cè)向剛度，基于此原因，剪力墻的剛度的大小將直接影響到結(jié)構(gòu)的安全性和工程造價(jià)的成本的大小。在梁的選用方面，常規(guī)梁的經(jīng)濟(jì)型最好，但會(huì)嚴(yán)重影響到建筑層的高度，在目前的土地資源有限的情況下依然無法實(shí)現(xiàn)社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)效益的最大化；寬扁梁能夠減少梁的截面高度，從而可以增加建筑物的凈高，在建筑物的總高度有限制的情況下，可以增加建筑物的層數(shù)，從而獲得更多的建筑面積。但是寬扁梁也不是經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)的梁。我們的目標(biāo)只有一個(gè)，最大化程度保證功能性和安全性。

3、 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的整體布局

建筑結(jié)構(gòu)的決策者和設(shè)計(jì)者應(yīng)從全局觀念出發(fā)，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的點(diǎn)、線、面，確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體布局，處理好點(diǎn)、線、面之間的框架結(jié)構(gòu)關(guān)系，并借助材料的選用和構(gòu)建的布置，是單個(gè)構(gòu)件與整體的結(jié)構(gòu)相配合，使之能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的受力狀況。即實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的良好的承重力、剛性和延展性，也實(shí)現(xiàn)單個(gè)構(gòu)件的最大化與最佳化利用，保證達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

四、建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

1、 通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低總造價(jià)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，我們知道多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越其總建筑面積就越大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地資源。但與此同時(shí)，隨著建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會(huì)增加，樓間距就得加大，這是占用的土地節(jié)約量就與建筑曾數(shù)的增加比例不相同了。此外，一棟樓不管有多少層只有一個(gè)屋蓋，它的成本下降會(huì)比較的明顯。就基礎(chǔ)部分而言，雖然也只是各層公用的，當(dāng)層數(shù)增加時(shí)會(huì)加大基礎(chǔ)部分的負(fù)荷量，為此要加大基礎(chǔ)部分的建設(shè)，這樣造價(jià)雖有降低，但并不如屋蓋的效果那樣明顯。

2、 通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性

隨著建筑層數(shù)的增加，墻體的面積和主體的體積會(huì)隨之增加，結(jié)構(gòu)的自重也會(huì)增加，基礎(chǔ)合住的承受力相應(yīng)也會(huì)增加，水衛(wèi)和電器管線會(huì)增長；相反降低層高，可以節(jié)省材料，有利于抗震，同時(shí)建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離會(huì)減少，間接的節(jié)約了用地，建筑面積相同的情況下，如果選用不同的樓形時(shí)，它的外墻的周長會(huì)減少?；诖耍?dāng)選用越接近圓形或方形的的平面形狀時(shí)，外墻周長的系數(shù)就會(huì)越小，基礎(chǔ)，外墻砌體以及內(nèi)外表面的裝修都會(huì)隨之減少，同時(shí)，受利性能也能得到加強(qiáng)，增加了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。

結(jié)語：

利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的技術(shù)方法，能夠提高有限空間、有限資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)效果的最大化，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化、實(shí)用性和適用性的良好目標(biāo)。同時(shí)，能滿足人們對居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高的需求，滿足對建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求不斷提高的目的。此外，還能實(shí)現(xiàn)建筑商不斷尋求新的手段滿足顧客要求的想法，達(dá)到降低建筑工程造價(jià)成本的目的。

參考文獻(xiàn)：

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第6篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)；設(shè)計(jì)優(yōu)化；分析

Abstract: With the development of society and economy, people have more and more requirement for buildings, a building to achieve fine effect, designers need to combine its appearance design and structural design. In the design of building structures, to take suitable, economic, safe, convenient and beautiful effect of these five kinds of measures. In structure design, optimization and application of building structure design method can satisfy the work, it can ensure the building beautiful, beautiful shape, but also can facilitate the construction, the building safety, economic, applicable. In the practice process of architectural design, should strengthen the practice and exploration, to reduce the economic cost, maximizing economic benefit, the reasonable design so as to ensure the economic cost and meet the aesthetic requirements of the situation.

Key words: architectural design; optimization; analysis

中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0．引言

隨著我國改革開發(fā)發(fā)展速度的加快，人民的生活水平能夠快速的進(jìn)入了小康時(shí)代生活。因此，越來越多的人對物質(zhì)生活要求也越來越高了，許多人都住進(jìn)了高樓大廈。如今我國人口的繼續(xù)增長，使得建筑物也越來越多，有許多城市的土地資源有限，這樣導(dǎo)致土地價(jià)格越來越高，從而導(dǎo)致了建筑商的建筑成本也就越來越高。降低建筑成本是建筑商如今考慮的首選，那么如何控制建筑成本這個(gè)問題呢？結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)思想是當(dāng)今國內(nèi)外比較有價(jià)值的一種理論系統(tǒng)。運(yùn)用該理論方法，實(shí)現(xiàn)人民對于居住環(huán)境和生活環(huán)境的改善，提高建筑產(chǎn)品的質(zhì)量與品味，滿足小康社會(huì)人們對新生活的需求，同時(shí)降低工程建筑的造價(jià)成本，實(shí)現(xiàn)建筑商利潤最大化的目標(biāo)，這具有適用、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的價(jià)值。

一．優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

如今走在大街上許多高大的建筑物都很令人賞心悅目給人有一種以美的享受，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑實(shí)施技術(shù)相互協(xié)調(diào)、密切配合，從而達(dá)到美觀效果的成績。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)我們都追求安全、適用、經(jīng)濟(jì)、觀、施工簡單等五種目標(biāo)。文中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，能實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化的目的，能應(yīng)用于實(shí)踐，它不但滿足了人們對建筑美觀、造型優(yōu)美的要求，又能使房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、性能安全、建筑成本經(jīng)濟(jì)，成為名副其實(shí)的“經(jīng)濟(jì)適用”建筑。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法從建筑上來分析，它主要體現(xiàn)在優(yōu)化設(shè)計(jì)的建筑工程結(jié)構(gòu)和建筑工程結(jié)構(gòu)的總體優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。

第一個(gè)方面：建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。一項(xiàng)大的建筑工程，先設(shè)計(jì)建筑模型，那么建筑模型的優(yōu)化是十分必要的。建筑工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。除此之外，還需要做選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)。所有這些設(shè)計(jì)，都按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則來進(jìn)行，根據(jù)工程的具體實(shí)際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要滿足設(shè)計(jì)意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣可以避免水平荷載與建筑物中太大的扭轉(zhuǎn)作用力。在豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。在設(shè)計(jì)中，我們要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

第二個(gè)方面：建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算方案。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。然而，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化涉及到多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，這是屬于一個(gè)非線性的優(yōu)化問題，在設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，需要將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來進(jìn)行計(jì)算。建筑工程設(shè)計(jì)中常用的方法有 Powell 算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用這些方法來計(jì)算建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

二．優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)好了優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案后，就可以將該理論方法應(yīng)用于實(shí)踐之中。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，是目前一個(gè)比較普遍的課題，要達(dá)到利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中，這是我們建筑工程設(shè)計(jì)人員所追求的目標(biāo)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過程中，要注意下面的三個(gè)方面的問題：參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的前期工作，將概念設(shè)計(jì)和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化下部的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下面就這三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)描述。

2.1參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的前期工作

因?yàn)榍捌诜桨傅拇_定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計(jì)的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就能參與進(jìn)來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開端。

2.2將概念設(shè)計(jì)和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設(shè)防烈度，因?yàn)樗牟淮_定性，計(jì)算式難免與現(xiàn)實(shí)有較大的差異，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就要采用概念設(shè)計(jì)的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。

2.3優(yōu)化下部的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價(jià)。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

三．優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際價(jià)值

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在建筑設(shè)計(jì)中具有很重要的地位，首先使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)能降低建筑造價(jià)，其次進(jìn)行優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。這些都具有實(shí)際價(jià)值。

3.1.1通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低總造價(jià)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會(huì)加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時(shí)占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個(gè)屋蓋，并不會(huì)因?yàn)閷訑?shù)的增加而有所改變，它的成本下降會(huì)比較明顯。對于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會(huì)增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價(jià)有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

3.1.2通過進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化來提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會(huì)增加，基礎(chǔ)和柱的承載力

相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線會(huì)加長；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時(shí)建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會(huì)減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時(shí)，它的外墻周長也就會(huì)不同，這樣當(dāng)選擇圓形或是越接近于方形時(shí)，外墻周長系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時(shí)其受力性能也得到提高，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。

第7篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化技術(shù)；

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)追求適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工五種效果，而建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方法的應(yīng)用不但滿足了建筑美觀、造型優(yōu)美的要求又能使房屋結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、合理，成為實(shí)際意義上的"經(jīng)濟(jì)適用"房。從建筑上分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，它主要體現(xiàn)在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)量方面。

房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包括選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，在實(shí)施過程中，還應(yīng)該按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣水平荷載就不會(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

1.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)合理的方法得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟如下：一是設(shè)計(jì)變量的合理選擇。通常的設(shè)計(jì)變量選擇對設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。二、目標(biāo)函數(shù)的確定。使用函數(shù)找出滿足既定條件的最優(yōu)解。最后，約束條件的確定。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。設(shè)計(jì)中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線性的優(yōu)化問題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來計(jì)算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用及實(shí)踐價(jià)值

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法和技術(shù)的應(yīng)用具體體現(xiàn)在房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩方面。其中房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包含選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，并應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和使用要求的前提下，結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞其綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)踐價(jià)值

在滿足建筑結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)效益的前提下，應(yīng)盡量減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠度和合理性。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，采用設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)可以使建筑工程造價(jià)降低5%～30%。優(yōu)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，并具有建筑規(guī)范所規(guī)定的安全度。同時(shí)，它還可為建筑整體性方案設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的決策，優(yōu)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的“適用、安全和經(jīng)濟(jì)”目標(biāo)的有效途徑。

3. 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與用地的關(guān)系

多層或高層住宅建筑中，總建筑面積是各層建筑面積的總和，層數(shù)越多，單位建筑面積所分?jǐn)偟姆课菡嫉孛娣e就越少。但隨著建筑層數(shù)的增加，房屋的總高度也增加，房屋之間的間距也必須增大。因此，用地的節(jié)約量并不隨建筑層數(shù)的增加而按同一比例遞增。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)的關(guān)系

建筑層數(shù)對單位建筑面積造價(jià)有直接影響，但影響程度對各分部結(jié)構(gòu)卻是不同的。屋蓋部分，不管層數(shù)多少，都共用一個(gè)屋蓋，并不因?qū)訑?shù)增加而使屋蓋的投資增加。因此，屋蓋部分的單位面積造價(jià)隨層數(shù)增加而明顯下降?；A(chǔ)部分，各層共用基礎(chǔ)，隨著層數(shù)增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載加大，必須加大基礎(chǔ)的承載力，雖然基礎(chǔ)部分的單位面積造價(jià)隨層數(shù)增加而有所降低，但不如屋蓋那樣顯著。承重結(jié)構(gòu)，如墻、柱、梁等，隨層數(shù)增加而要增強(qiáng)承載能力和抗震能力，這些分部結(jié)構(gòu)的單位建筑造價(jià)將有所提高。

3.3 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

住宅的層高直接影響住宅的造價(jià)，因?yàn)閷痈咴黾?，墻體面積和柱體積增加，并增加結(jié)構(gòu)的自重，會(huì)增加基礎(chǔ)和柱的承載力，并使水衛(wèi)和電氣的管線加長。降低層高，可節(jié)省材料、節(jié)約能源，有利于抗震，節(jié)省造價(jià)。同時(shí)，除降低層高可以減少住宅建筑總高度，縮小建筑之間的日照距離，所以降低層高能也取得節(jié)約用地的效果。在相同建筑面積時(shí)，住宅建筑平面形狀不同，住宅的外墻周長系數(shù)也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形，外墻周長系數(shù)越小，外墻砌體、基礎(chǔ)、內(nèi)外表面裝修等也隨之減少，并且受力性能好，造價(jià)會(huì)降低。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)意義

4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)降低總造價(jià)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會(huì)加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時(shí)占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個(gè)屋蓋，并不會(huì)因?yàn)閷訑?shù)的增加而有所改變，它的成本下降會(huì)比較明顯。對于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會(huì)增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價(jià)有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

4.2 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會(huì)增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線會(huì)加長；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時(shí)建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會(huì)減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時(shí)，它的外墻周長也就會(huì)不同，這樣當(dāng)選擇圓形或是越接近于方形時(shí)，外墻周長系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時(shí)其受力性能也得到提高，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。

5 結(jié)束語

建筑是凝固的藝術(shù)，建筑師總是希望通過建筑物表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，力求藝術(shù)性和實(shí)用性的完美結(jié)合。結(jié)構(gòu)師在保證安全性的前提下，當(dāng)然應(yīng)該敢于挑戰(zhàn)新的結(jié)構(gòu)形式，使建筑師的意圖得以實(shí)現(xiàn)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，在基本滿足建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對稱，盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異；使建筑物在水平荷載作用下不致產(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通；能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)力荷載是十分不利的。

參考文獻(xiàn)：

[1]張炳華.土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2008：34-36.

[2]汪樹玉.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].基建優(yōu)化，2007：12-13.

第8篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；成本優(yōu)化

引言

隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展，在現(xiàn)代的建筑領(lǐng)域中，人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念認(rèn)識(shí)逐漸加深，從而有效的提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。在現(xiàn)代的建筑工程中，科學(xué)合理的進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能夠提高建筑工程的施工效率，而且還能夠節(jié)約大量的工程成本，從而提高建筑工程的效益。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體概述

1.1 建筑結(jié)構(gòu)的類型

現(xiàn)階段，我們在劃分建筑結(jié)構(gòu)的類型時(shí)還主要是依據(jù)建筑的層數(shù)、用途、結(jié)構(gòu)的形式以及結(jié)構(gòu)材料等來劃分的：根據(jù)層數(shù)的不同，我們將建筑結(jié)構(gòu)分為單層建筑、多層建筑以及高層建筑等；根據(jù)使用用途的不同，我們將建筑結(jié)構(gòu)分為民用建筑以及工業(yè)用建筑兩種；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)形式的不同，我們將其分為簡體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)等；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)材料的不同，我們將建筑結(jié)構(gòu)分為磚混結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)等。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容

1.2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所遵循的基本設(shè)計(jì)原則

通常情況下，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循可靠性、安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性以及美觀性等五大原則。

1.2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本程序

對建筑物進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)，是包含很多方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容，如暖通設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)以及給水和排水設(shè)計(jì)等。當(dāng)然雖然有如此多的設(shè)計(jì)內(nèi)容，但我們在設(shè)計(jì)每一項(xiàng)內(nèi)容時(shí)都是要遵循最基本的可靠性、安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性以及美觀性等設(shè)計(jì)原則的。建筑物要想真正的發(fā)揮自身的使用功能，就必須要具備建筑結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作則是建筑設(shè)計(jì)的重要的組成部分。

1.2.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

要想充分的保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠性以及安全性，設(shè)計(jì)時(shí)就要滿足以下的要求：首先就是抗震設(shè)計(jì)，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作時(shí)，應(yīng)充分的考慮到建筑自身所處的位置的高度、烈度以及具體結(jié)構(gòu)類型的差異，選擇最適合的抗震等級(jí)；其次就是要重視相關(guān)計(jì)算，各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件都應(yīng)進(jìn)行正常的使用驗(yàn)算以及承載極限狀態(tài)的計(jì)算工作，比如說一些承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件就應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算工作。

2 概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作上重要性分析

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，在現(xiàn)代的建筑工程中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代的建筑工程中。并且隨著概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，極大的提高了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。而概念設(shè)計(jì)也在在應(yīng)用的過程中，積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)創(chuàng)新。而隨著信息技術(shù)的日新月異，計(jì)算機(jī)被廣泛的應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中，而在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中也不例外，隨著計(jì)算機(jī)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作變得更加簡便。然而這也給建筑設(shè)計(jì)師們造成了一種錯(cuò)覺，許多設(shè)計(jì)師認(rèn)為在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要按照相關(guān)規(guī)范、手冊、圖集等進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的拼湊，然后使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)的工作。因此，這不僅不能有效地運(yùn)用他們的知識(shí)、精力和時(shí)間，而且還會(huì)在與建筑師的交流中產(chǎn)生分歧與矛盾。我國結(jié)構(gòu)計(jì)算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)估算、容許應(yīng)力法、破損階段計(jì)算、極限狀態(tài)計(jì)算，到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段。

現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ68-84）則采用以概率理論為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)得以符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法更科學(xué)、更合理。但該法在運(yùn)算過程中還帶有一定程度的近似，只能視作近似概率法。并且光憑極限狀態(tài)設(shè)計(jì)也很難估計(jì)建筑物的真正承載力的。事實(shí)上，建筑物是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，各種構(gòu)件以相當(dāng)復(fù)雜的方式共同工作，且都并非是脫離總的結(jié)構(gòu)體系的單獨(dú)構(gòu)件。目前，人們在具體的空間結(jié)構(gòu)體系整體研究上還有一定的局限性，在設(shè)計(jì)過程中采用了許多假定與簡化。作為結(jié)構(gòu)工程師不應(yīng)盲目的照搬照抄規(guī)范，應(yīng)該把它作為一種指南、參考，并在實(shí)際設(shè)計(jì)項(xiàng)目中作出正確的選擇。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)需要注意的要點(diǎn)

3.1 合理選擇結(jié)構(gòu)方案

概念設(shè)計(jì)的目的是力求設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)、合理、適用，概念設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，即要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該明確總體布置、抗震節(jié)點(diǎn)分析、應(yīng)力等方面。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，力求平面和豎向規(guī)則?？傊仨殞ㄖ熢O(shè)計(jì)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析，并與施工、業(yè)主等方面充分協(xié)商，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行多方案比較，擇優(yōu)選用。

3.2 選用恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡圖

計(jì)算簡圖是進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算的基礎(chǔ)，如果計(jì)算簡圖選用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生，因此選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件，設(shè)計(jì)師要從實(shí)際出發(fā)選擇合理的計(jì)算簡圖，并且計(jì)算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。此外，設(shè)計(jì)師還要注意到在實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的剛結(jié)或鉸結(jié)點(diǎn)，但是在計(jì)算簡圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。

3.3 正確分析計(jì)算結(jié)果

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是由于軟件種類的繁多，而且不同的軟件也是存在著很大的差異性，這樣就會(huì)往往導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的不相同。因此，設(shè)計(jì)師要對程序的適用范圍、技術(shù)條件等全面了解。由于軟件本身有缺陷均會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果，因此，設(shè)計(jì)師要充分認(rèn)識(shí)到計(jì)算參數(shù)的重要性，要憑著自己過硬的專業(yè)知識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)，在拿到電算結(jié)果時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析，要正確地輸入合理的計(jì)算參數(shù)，慎重校核，作出合理判斷。

隨著各項(xiàng)建筑理論的日益豐富，發(fā)展先進(jìn)計(jì)算理論，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，加快新型高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與應(yīng)用，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)是當(dāng)務(wù)之急。推廣概念設(shè)計(jì)思想是一種有效的辦法，概念設(shè)計(jì)也必然會(huì)成為今后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流思想，這就讓我們來共同學(xué)習(xí)、發(fā)展它，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑行業(yè)也呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢，在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中涌現(xiàn)了大批先進(jìn)的施工技術(shù)和施工材料，從而為現(xiàn)代的建筑工程建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而在建筑工程建設(shè)中，僅僅有建筑材料和施工技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還必須對建筑進(jìn)行科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能夠使建筑施工避免出現(xiàn)盲目或無序施工現(xiàn)象。概念設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的新概念，其通過對建筑整體結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)中各個(gè)部分之間的力學(xué)關(guān)系以及結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)的宏觀控制，從而大幅度提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。總而言之，隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中國概念設(shè)計(jì)也會(huì)更加完善成熟。

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第9篇：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化范文

關(guān)鍵詞：建筑工程；剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

對于建筑物而言，剪力墻的質(zhì)量，就決定了建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，決定了建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命和功能。因此，在建筑工程設(shè)計(jì)和施工的過程中，需特別強(qiáng)調(diào)建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工，保證其在設(shè)計(jì)上達(dá)到最優(yōu)化，在施工上達(dá)到最合理。一般來說，要對建筑剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，就需要先對其設(shè)計(jì)特點(diǎn)有足夠的認(rèn)識(shí)，然后在設(shè)計(jì)的過程中，注意從以下幾個(gè)重點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

一、剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)具有截面剛度大，厚度小，承載力大、平面剛度大等優(yōu)點(diǎn)。其在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中具有相當(dāng)重要的地位，主要緣于其整體性好，側(cè)向剛度大，水平力作用下側(cè)移小，同時(shí)無梁、柱外露與凸出等問題（這為室內(nèi)的布置營造了良好的條件）。但也具有剪切變形大、平面外較為薄弱的缺陷。

一般來說，在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了更好的承載來自各個(gè)方向的水平力，就需要將剪力墻沿主軸方向布置；如果是三角形、Y形平面，就需要沿三個(gè)軸線方向布置；如果是普通的矩形、L形、T形等平面，就需要沿兩個(gè)主軸方向布置；如果是正多邊形、圓形及弧形平面，就需要按照相關(guān)的規(guī)定沿徑向和環(huán)向布置。對于橫向剪力墻，為了避免溫度應(yīng)力的強(qiáng)烈作用，其間距不宜超過建筑物寬度的2.5倍，也不宜超過30m。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)的過程中必須要盡可能的避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置方式，而且需要盡量讓兩個(gè)方向抗側(cè)剛度相近。事實(shí)證明，剛度越大，其抗震能力就越強(qiáng)，但是，出于成本的考慮，結(jié)構(gòu)剛度不能無限增大，這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中，嚴(yán)格的把握“度”的問題，也就是要控制結(jié)構(gòu)的水平位移和地震力。

二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的措施

1、嚴(yán)格遵循剪力墻的結(jié)構(gòu)布置原則

剪力墻宜采用均勻、分散的布置模式。剪力墻的片數(shù)多，所以每片的剛度不宜過大，且布置應(yīng)均勻，這樣有利于從整體上提高建筑的剛度，也可以使結(jié)構(gòu)的剛度更加均勻，避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。

剪力墻宜采用對稱、周邊布置原則，可以有效地抵抗建筑物在地震作用下可能產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對稱布置保證了剛度的均勻性，周邊布置增大了抗扭剛度。對于剪力墻筒式的結(jié)構(gòu)體系，一般不滿足這些要求，這時(shí)可以采用補(bǔ)充墻體的方法，在結(jié)構(gòu)周邊布置剪力墻以滿足要求。

2、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的布局

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻各個(gè)構(gòu)件的布局，對整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有至關(guān)重要的影響。由于剪力墻片比較薄，平面內(nèi)的剛度較大，邊緣又比較柔弱，因此，剪力墻在設(shè)計(jì)的過程中，要設(shè)置邊柱與邊梁，加強(qiáng)其邊緣，防止邊緣失穩(wěn)；剪力墻邊緣鋼筋應(yīng)形成剛性封閉的，避免邊緣失穩(wěn)破壞，從而保證整體墻面的剛度，提高其工作效果。

樓板也是極為重要的水平剛度分布與連接構(gòu)件。在樓板上，不宜開大量的不規(guī)則孔洞，此外，不同層樓板的孔洞宜上下對齊，這樣才能有效地將框架與剪力墻連接為整體，共同工作，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。

因此，在其他條件不變的情況下，如果剪力墻布置存在差異性，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)承載力也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。但是由于剪力墻在不同方向的水平荷載作用下是對稱的，那么此時(shí)我們所設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)就會(huì)增加成本，但是在質(zhì)量上卻沒有更多的提升。因此，就需要調(diào)整剪力墻的布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保其對稱，這樣既能夠控制成本，也可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安全性。

3、優(yōu)化剪力墻設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)

優(yōu)化技術(shù)要點(diǎn)的設(shè)計(jì)，是保證剪力墻質(zhì)量的重要手段之一。剪力墻采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C25。在剪力墻結(jié)構(gòu)中墻厚不應(yīng)小于樓層高度的1／25，在框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中不應(yīng)小于樓層高度的1／20，且都不應(yīng)小于140mm。墻內(nèi)鋼筋有布置于水平截面兩端的豎向受力鋼筋(一般都采用對稱配筋，Aa’=Aa)、均勻分布的水平分布鋼筋和豎向分布鋼筋均應(yīng)采用熱軋鋼筋，墻每端的豎向受力鋼筋應(yīng)滿足規(guī)范中邊緣構(gòu)件的最小配筋率。沿該豎向鋼筋方向宜配置直徑不小于6mm、間距為250mm的拉筋。

墻中水平分布鋼筋和豎向分布鋼筋的直徑不應(yīng)小于8mm，不宜小于10mm，間距不應(yīng)大于300mm，在溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力較大的部位，宜適當(dāng)加粗。水平分布鋼筋沿墻的兩個(gè)側(cè)面應(yīng)雙排布置并用拉筋聯(lián)系，拉筋直徑不應(yīng)小于6mm，間距不應(yīng)大于600mm。水平分布鋼筋和豎向分布鋼筋的最小配筋率應(yīng)滿足規(guī)范要求，在重要部位宜適當(dāng)提高。

三、工程設(shè)計(jì)實(shí)例分析

為了更好的闡述優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念，下文筆者將舉相應(yīng)的工程實(shí)例來展開詳述。

案例：某工程設(shè)計(jì)使用年限50年；抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為6度，基本地震加速度值0．05g，場地類別為II類；特征周期0．45s，剪力墻抗震等級(jí)為三級(jí)。

整個(gè)社區(qū)共10棟，樓層為28-35層，建筑高度為80 m-90m，地下一層為汽車庫及人防地下室，首層社區(qū)商鋪，層高4.5m，二層以上全部是層高3.3m的住宅。開發(fā)商要求控制用鋼量，即地面以上不能超過65kg／m2，研究后決定10棟高層住宅均采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，這就意味著剪力墻直接落地。

1、結(jié)構(gòu)體系分析

因?yàn)榇斯こ探ㄖ邔挶却笥诟咭?guī)要求的6度區(qū)A級(jí)高度剪力墻結(jié)構(gòu)高寬比限值6，那么也就意味著結(jié)構(gòu)寬度方向剛度不強(qiáng)，這就需要選擇剪力墻結(jié)構(gòu)體系。所以，在布置剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要重點(diǎn)控制好結(jié)構(gòu)寬度，盡可能的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)寬度方向的抗側(cè)剛度，在整體計(jì)算上，必須要滿足結(jié)構(gòu)寬度方向的剛度、位移、穩(wěn)定性等指標(biāo)要求。剪力墻可以按照開間布置，電梯井中部隔墻需要利用砌塊填充墻。在剪力墻厚度的控制上，需要分層考慮，在六層以下取250mm，以上則取200mm。

2、優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

為了提高剪力墻的延展性，弱化剪力墻和連梁的剛度，一般來說有兩種選擇，一是采用普通的受彎縱向鋼筋和抗剪箍筋，但是其具有延性較差的缺點(diǎn)；二是采用斜向交叉配筋的連梁，雖然其具有較好的延性，但是在實(shí)際工程中會(huì)受到很多條件的制約而無法普遍使用。

因此，在設(shè)計(jì)的過程中可以有意識(shí)的控制剪力墻的墻肢長度，將長墻分割成開洞連肢墻，洞頂設(shè)置跨高比至少是5的弱連梁，而在結(jié)構(gòu)洞及窗臺(tái)部位，則采用砌體砌筑，這樣經(jīng)過弱化后的剪力墻及連梁，就具有較輕的自重、更大的延性和抗震能力，并具有鋼筋用量小的特點(diǎn)。

對整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，主要是如前所述，既要保證各個(gè)構(gòu)件受力均衡，確保任何構(gòu)件都能同時(shí)發(fā)揮其最大作用。所以一個(gè)工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其實(shí)就是結(jié)構(gòu)布置的優(yōu)化。

其次，要對用鋼量進(jìn)行有效的控制。因此，在設(shè)計(jì)中可以考慮梁箍筋及縱筋采用3級(jí)鋼、減輕填充墻荷載等方式，而對建筑的陽臺(tái)欄桿和女兒墻采用磚砌塊砌筑等的次要部位，也同樣應(yīng)采取減小這些構(gòu)件鋼筋用量的措施。此外，考慮對剪力墻進(jìn)行合理布置及延性設(shè)計(jì)，也能夠有效的減少剪力墻的用鋼量。

總而言之，在剪力墻的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位需要根據(jù)剪力墻的受力特點(diǎn)，根據(jù)各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣勢，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的對比，并在最終選定設(shè)計(jì)方案后，對整個(gè)方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，包括對設(shè)計(jì)概念的使用、設(shè)計(jì)布局的選擇等進(jìn)行優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

1 齊楠;;淺議高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];黑龍江科技信息;2011年17期